功能梯度三相复合材料圆柱壳固有振动特性分析

本文以一种石墨烯与碳纤维协同增强三相复合材料圆柱壳为研究对象,研究了在任意边界条件下该新型功能梯度三相复合材料圆柱壳的自由振动特性.首先,基于一阶剪切变形理论、Von-Karman几何非线性关系和Hamilton原理,推导了三相复合材料圆柱壳结构运动控制方程.然后,应用Galerkin法离散求解三相复合材料圆柱壳的固有频率和模态振型.最后通过将本文方法与Abaqus仿真结果进行对比,验证了本文方法的准确性.此外,本文进一步分析了石墨烯质量分数、功能梯度形式和边界条件等不同因素对新型三相复合材料圆柱壳固有振动特性的影响.

功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动研究

论文研究了一种由环氧树脂、石墨烯纳米片、碳纤维制成的功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动响应.基于一阶剪切变形理论和von-Karman几何非线性关系,考虑到温湿效应、气动力和外激励的共同作用,利用Hamilton原理建立了两端固支圆柱壳的非线性偏微分运动方程.利用Galerkin法将非线性偏微分运动方程离散成一组相互耦合的二阶非线性常微分方程,利用伪弧长延拓法求解非线性常微分方程组,给出对应的幅频响应曲线.本论文中仅考虑湿度和外激励等参数的变化对新型三相复合材料圆柱壳结构非线性振动响应的影响,分析了湿度和外激励的变化对功能梯度三相复合材料圆柱壳共振响应的影响.

混凝土杨氏模量预测的三相复合球模型

提出了混凝土杨氏模量预测的三相复合球模型。在细观水平上将混凝土看成是一种由分散相骨料、中间相界面和连续相水泥浆所组成的三相复合材料。应用混凝土细观结构模拟技术,获得了任一级配骨料的界面体积分数。模拟结果表明,李氏近似法高估了界面体积分数,界面体积分数在很大程度上取决于界面厚度、最大骨料直径和骨料级配。引入三相复合球模型,给出了混凝土杨氏模量的解析解。将解析解与实验结果进行比较,证实了本文模型的有效性。数值结果也表明,对于给定的骨料体积分数,混凝土杨氏模量随着最大骨料直径和界面杨氏模量的增大而增大,但随着界面厚度的增大而减小,骨料级配对混凝土杨氏模量也有较大影响。

PP/POE/BaSO_4三相复合体系的形态控制和力学性能的研究

用扫描电镜 (SEM)、动态力学分析 (DMA)及力学性能表征等方法 ,研究了组分特性对 PP/ POE/Ba SO4三相复合体系形态的影响以及形态与复合材料力学性能的关系。结果表明 ,弹性体 (POE)经过马来酸酐接枝改性后 ,无机粒子与弹性体之间的相互作用加强。在熔融加工过程中填料粒子倾向于进入橡胶相 ,即形成橡胶包覆无机粒子的结构 ;而当 POE未经接枝改性时 ,橡胶相与无机粒子倾向于形成相互分离的相结构。力学性质的研究表明 ,两种形态的三相复合体系的冲击强度和杨氏模量均比纯 PP、PP/POE和 PP/ Ba SO4两相复合体系有显著的提高 。

三相复合生物流化床反应器处理废水性能研究

提出和设计了一种新型的自充氧式复合生物流化床反应器 ,将该反应器应用于合成废水的处理 ,考察了反应器的挂膜以及停留时间、气水比、容积负荷等对 COD去除率的影响 ,研究结果表明 :该反应器在处理废水时 ,停留时间可达 2 h和 1.5 h,COD容积负荷提高到 8.5 6和 12 .6 3kg/ d·m3 ,效率比同类反应器高1倍以上 ,气水比也有所下降 ,仅为 32～ 34。具有停留时间短、能耗低 ,是一种高效的新型生物流化床反应器。

反平面压电中三相复合本构模型的基本解

给出了三相圆柱压电复合本构模型在承受奇点作用时的基本解答 .该解答是通过复势技术结合解析开拓、奇点分析、圆环域上的Laurent级数展开及Cauchy积分公式的运用等而获得的 .在所获得的复势的基础上 ,文中得到了在基体上的奇点作用时各区域上的应力及电位移分布的表达式 .

热管三相复合介质传热实验研究

根据沸腾和冷凝的相交理论，讨论了热管传热介质的品质因素。运用掺杂方法配制成三相复合传热介质，对其提高热管导热效率进行了实验研究。

三相复合泡沫体系起泡性能和封堵效果评价

利用Waring Blender方法测定三相复合泡沫体系的发泡性能,优化了泡沫体系中起泡剂和稳泡剂用量,并对泡沫体系耐温性能及三相复合泡沫体系封堵性能进行评价。实验结果表明,阴离子型表面活性剂(PO-FASD)的起泡效果较好,选取PO-FASD用量(w)为0.4%～0.5%、稳泡剂SiO_2纳米颗粒用量为0.3%(w)时三相复合泡沫体系具有较好的封堵效果,随温度的增加,三相复合泡沫体系的析液半衰期和泡沫半衰期降低;在岩心渗透率KW=3 000×10^(-3)μm^2条件下,泡沫体系封堵率超过95%。

氧化石墨/钛酸钡/环氧树脂三相复合材料的制备及其介电性能研究

利用浓硫酸、高锰酸钾等强氧化剂制备了氧化石墨,将其与钛酸钡和环氧树脂复合,制备了三相复合材料。研究了氧化石墨的添加量对于复合材料介电性能的影响。结果发现在氧化石墨的添加量很少时,三相复合材料的介电常数显著地高于钛酸钡/环氧树脂两相复合材料,同时介电损耗仍然维持在较低的水平。钛酸钡/环氧树脂的介电常数为17.7(20℃,1 kHz),当加入3wt%氧化石墨,介电常数增加到42.6,介电损耗为0.043。因此该三相复合材料适合用于埋入式电容器的介质材料。最后初步探讨了氧化石墨对复合材料介电性能的影响机理。

碳纳米管/氮化硼/聚偏氟乙烯三相复合材料的制备及其介电性能

以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)为基体,氮化硼(boron nitride,BN)和羟基化多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNT)为填料,采用溶液共混法制备MWCNT/BN/PVDF三相复合材料,分别采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和宽频介电与阻抗谱仪对该三相复合材料的微观形貌、结构、导电及介电性能进行测试和表征,并与MWCNT/PVDF复合材料进行对比。结果表明:MWCNT与BN在PVDF基体中分散均匀;单独添加MWCNT时,PVDF的晶型无明显变化,但BN的加入会促进PVDF的α晶型生成;BN质量分数为4%、MWCNT质量分数为1.00%时获得的MWCNT/BN/PVDF三相复合材料,其在10^(2) Hz时的电导率比MWCNT质量分数为1.00%时的MWCNT/PVDF复合材料小2个数量级;在BN质量分数为4%的情况下,当MWCNT质量分数分别为1.00%和0.75%时,MWCNT/BN/PVDF三相复合材料在10^(2) Hz时的介电常数可达229.72和49.26,介电损耗分别为5.920和0.086,远远小于相同MWCNT质量分数的MWCNT/PVDF复合材料的介电损耗64.98和2.28。所制备的高介电常数、低介电损耗的聚合物基三相复合材料在微电子行业将具有重要的应用前景。

基于无铅钛酸钡/石墨烯/PDMS三相复合压电纳米发电机的研究

本文利用固相法合成了无铅钛酸钡(BaTiO_(3),BTO)纳米颗粒,并将其与不同含量的石墨烯(Graphene Oxide,GO)和聚二甲基硅氧烷(PolyDiMethylSiloxane,PDMS)进行复合制备成薄膜.GO材料作为碳基导电相形成复合材料中的微电容,提高了复合材料的压电性能.对GO含量为0.6 wt%的BaTiO_(3)/Graphene/Polydimethylsiloxane(BTO/GO/PDMS)复合薄膜的电学和铁电性能进行了测试与分析.实验结果表明:所制备的BTO/GO/PDMS复合薄膜的介电常数为185,剩余极化强度高达每平方厘米13.47μC(高于纯相的BaTiO_(3)/Polydimethylsiloxane(BTO/PDMS)复合薄膜).BTO/GO/PDMS基纳米复合薄膜发电机的开路电压是BTO/PDMS基纳米发电机的2.78倍.基于上述研究成果,这种无铅绿色友好型柔性复合材料在振动能量采集和集成铁电器件方面具有广泛的应用前景.

LSM溶胶浸渍LSCF-GDC三相复合阴极制备及性能研究

高性能阴极是提高SOFC电池性能的关键因素。为了提高阴极电化学性能和降低阴极极化阻抗,本实验将Pechini法制备的LSM(La0.85Sr0.15Mn O3)溶胶浸渍到LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ)-GDC(10GDC)多孔阴极中,构成LSM-LSCF-GDC三相复合阴极。为了提高浸渍效率,研究了不同p H下LSM浸渍液的浸渍情况,研究发现:LSM浸渍液的p H是影响浸渍效果和浸渍量的直接因素。当LSM浸渍液为弱碱性时,络合物胶体粒子带负电,而LSCF-GDC的孔洞内壁带大量的负电,这样使得两者间的主要作用力为排斥力,有利于LSM胶体粒子进入阴极的孔洞内部。当LSM浸渍液p H为8.0时,生成的LSM纳米颗粒能较均匀地分布在阴极骨架内壁,随着浸渍次数的增加,阴极的极化阻抗先减后增,浸渍3次的复合阴极具有最低极化阻抗0.16??cm2(700℃空气中)。在700℃下,以H2+3%H2O为燃料、空气为氧化气体,浸渍与未浸渍的电池的最大功率密度分别为0.645 W/cm2和0.503 W/cm2。

非均匀界面过渡区的颗粒增强复合材料三相复合球模型

颗粒增强复合材料在细观上可以看作由夹杂相、基体相以及过渡区三相组成.考虑界面过渡区材料非均匀特性的影响,提出了预测颗粒增强复合材料等效体积模量的三相复合球模型,并推导出了其模型等效体积模量的解析表达式.在不考虑过渡区的情况下,等效体积模量的表达式可以退化到已有文献中两相模型的结果.混凝土算例表明,提高夹杂相的体积分数、模量或增加过渡区的厚度都可以提高颗粒增强复合材料的等效体积模量.所提模型和相应结论可为颗粒增强复合材料的设计提供参考.

三相复合导电混凝土除冰雪性能研究

为解决冬季道路桥梁积雪结冰导致交通瘫痪的问题,研究了由碳纤维、钢纤维和石墨组成的三相复合导电混凝土的融雪化冰性能,采用正交试验设计复合导电混凝土的最优配合比,确定碳纤维、钢纤维和石墨的最佳掺量。采用温升试验研究三相复合导电混凝土的融雪化冰性能。结果表明,三相复合导电混凝土具有较好的融雪化冰性能,石墨、钢纤维和碳纤维能够显著增强水泥混凝土的导电性能。

一种含有改性石墨烯高介电常数三相复合材料及制备方法

摘要：本发明包括一种含有改性石墨烯高介电常数三相复合材料及其制备方法，属于电介质材料领域。现有聚合物基电介质复合材料为了实现较高的介电常数，需要在复合材料之中添加较高含量的陶瓷粒子，大量的陶瓷粒子将会损害复合材料的机械性能和电学性能。本发明所提供的聚合物基电介质复合材料由三相组成，分别是聚合物基体聚偏氟乙烯，以及填料粒子钛酸钡和本征态聚苯胺改性的石墨烯粒子。通过向复合材料中引入改性石墨烯粒子，降低的陶瓷粒子的含量。采用溶液法将聚合物与无机粒子进行复合，利用热压工艺对复合材料进行加工成型，最终得到无机／聚合物三相复合材料。本发明提供的复合材料具有介电常数高、粘结性能好、制备工艺简单等优点。

三相压电复合本构模型中的弧形界面裂纹

深入研究了三相同心圆柱压电复合本构模型中的弧形绝缘界面裂纹问题 .采用复势方法获得了该问题的级数形式的精确解答 ,并给出了应力、应变、电位移和电场强度等物理量在全场及界面上的分布 ,同时推导了裂尖处广义强度因子及裂面张开位移和裂面上电势差的表达式 .具体计算表明该级数解答收敛迅速 ,同时显示出第三相混杂区的影响是不能忽略的 .由于裂尖处应力奇异性为 - 1 2 ,则这种解答不会出现平面应变状态下界面裂纹裂尖处的振荡奇异性 ,从而不会产生违反物理实际的裂面相互嵌入现象 ,则该弹性解答也是建立于坚实的物理基础之上 .

含界面随机骨料三相增强复合材料的模型构建与有效力学性能预测

利用AUTOCAD绘制不同粒径的骨料随机分布于脆性基体的几何模型,导入ANSYS系统进行网格划分,建立有限元计算的特征体积单元;运用均匀化理论,计算了由随机骨料、基体和黏结层组成的三相复合材料的等效弹性模量,分析了随机颗粒的形状、粒径大小、分布特征、弹性模量以及基体弹性模量等的变化对复合材料力学性能的影响。该方法能够快速方便地建立复杂的几何模型并较真实地反映骨料的实际分布特征,较精确预测复合材料的有效力学性能。

TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相自生复合材料热应力分析

根据TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相自生复合材料的结构,建立了热应力分析的4层嵌套模型,推导了热应力计算公式。并利用该模型计算了TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相复合材料的热应力。计算结果表明:各相及对应界面的法向应变和切向应变均较TiC/Ti_3Al两相结构材料有所降低,这有利于防止材料发生界面脱粘损坏:在Ti_3AlC界相中只产生较小的切向压应力,可大幅度降低Ti_3Al基体相中的切向压应力,有利于防止Ti_3Al基体发生拉裂破坏。对具有包覆结构的TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al合金的显微力学性能进行了测试,Ti_3AlC界相的存在,使增强体中心到基体的显微硬度和弹性模量呈梯度变化,有利于应力传递。

三相流高能复合射孔压裂技术现场应用

增效射孔是指通过一次性射孔，使目的层能达到完善或超完善状态，即通过一次性射孔就能够完全消除油层在钻井、完井和射孔过程中受到的油层伤害。三相流高能复合射孔压裂技术是在两相流复合射孔技术的基础上发展起来的，该工艺是把聚能弹射孔（８９弹）和可控固体推进剂与加砂压裂结合为一体，射孔、压裂和加砂一体完成，使压裂井的完善程度和完善率达到最高的增效射孔技术。从实施效果对比看，三相流射孔技术对不同物性和埋藏深度不同的油气层都有较广泛的适应性和推广应用价值，是油气层解堵改造又一新的工艺技术。

高性能无机粒子填充聚丙烯／三元乙丙橡胶复合材料

针对聚丙烯（ＰＰ）／三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）／滑石粉三相复合体系的特点，采用无机填料表面处理和加入反应性组分的方法，促使无机填料在熔融加工过程中进入橡胶相，即在无机填料表面形成弹性界面相，研究了这种弹性相对复合材料加工性能和力学性能的影响。结果表明，形成的弹性界面相可以促使三相复合体系中的无机填料满足刚性粒子增韧聚合物材料的条件，三相复合材料因而达到同时具有高韧性和高模量的目的。